CN111636833B - 一种油基钻屑除油处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油基钻屑除油处理装置及方法。该装置设置于上处理室和下处理室中，包括：萃取单元、固液分离单元、萃取油分离单元和萃取剂回收单元。本发明的装置主体设备分为两个处理室，一体化设计，主要设备放置在上处理室中，下处理室则主要放置各单元储液罐，这种设计可使处理后的各液相通过自重流入储液罐，节约大量动力，且两个处理室上下叠放，可以减小场地占地面积及更方便操作设备。

Description

一种油基钻屑除油处理装置及方法

技术领域

本发明属于石油工业的油气田钻井环境保护技术领域，具体涉及一种油基钻屑除油处理装置及方法。

背景技术

随着页岩气开发规模不断扩大，油基钻井液使用规模增加，伴随产生的油基钻屑量也大幅增加。以长宁、威远页岩气区块为例，预计开发新井约600口，按平均单井 产生油基钻屑300吨/井计算，预计将产生油基钻屑废弃物约180000吨，如全部委托 处置，仅处理费用预计就高达3亿多元(每吨按1700元计算)。另外，油基钻屑属于 危险废物管理范围，需专用岩屑箱收集、暂存和搭建防雨棚，大大增加了占地面积和 用地成本。同时，钻屑中的油主要是油基钻井液中的基础油(工业白油、柴油等)， 是高品质的石油资源，具备回收价值高。

目前油基钻屑目前主要采用热脱附处理、TCC锤磨式和LRET处理，都处于现 场试验阶段或小规模应用阶段。热脱附间接加热法存在加热速率慢、加热不均匀、局 部高温、易结胶、加热温度不可控，安全性差等缺陷；TCC锤磨式具有设备耗能大、 粉尘较大、后期喷淋消耗大等缺陷，处理成本均大于2000元/吨；油田企业难以承受， 急需研发经济、安全的油基岩屑无害化处理及资源化利用技术。

固液萃取是目前发展的较为成熟的化工工艺，根据物料性质的不同，萃取装置有微分半连续固液萃取、分段式萃取等多种形式。微分半连续固液萃取方法是采用一类 固定床固液接触设备，固体原料装填成固定床静止不动，萃取剂以一定流量自上而下 流经固体将溶质溶出，萃取液在流动过程中浓度增加最后自固定床下部流出。分段式 萃取方法是根据物料的性质不同，分多阶段采用不同类型混和设备、分离设备、混和 澄清器等设备，实现了固液的充分混和及高效分离萃取。目前采用的萃取剂大多比较 昂贵，且气化温度低，常温下极易挥发，存在安全隐患。中国专利201710628815.8 提出了一种新型的可逆转换除油剂，为含四氢吡喃环的胺；该除油剂处理油基钻井废 弃物除油率高，油回收率超过95％，除油后剩余废水含油量小于5mg/L，剩余固体 残渣含油率低于0.3％。该除油剂具有广谱性，可广泛用于石油石化企业不同油基钻 井废液、钻屑等含油钻井废弃物的处理。此外，该除油剂自身具有良好的回收率，可 重复利用，其沸点高，在78℃左右，使用安全性好等优点。

发明内容

基于以上背景技术，本发明提供一种油基钻屑除油处理装置及方法。该油基钻屑除油处理装置及方法是基于专利201710628815.8的可逆转换除油剂设计开发的。所 述可逆转换除油剂可以实现“亲水-亲油”的转换，其常态下为亲油性，在酸的作用 下转换为亲水性，再在碱的作用下又可以转换为亲油性；从而使用该可逆转换除油剂 对油基钻屑进行萃取后，通过“亲水-亲油”的转换可以实现油、水和除油剂的分离， 分离出的除油剂可以循环利用。

上述可逆转换除油剂，为含四氢吡喃环的胺，其具有式(I)所示的结构式：

其中，式(I)中R₁、R₂各自独立地选择甲基或乙基。

优选地，式(I)选自：

本发明式(I)所示的除油剂在常态下表现为疏水性，加入酸后转换为亲水性， 再加入碱后又可转换回疏水性。利用其亲水亲油的可转换性来实现对油基钻井废弃物 的除油处理，具体而言，将油基钻井废弃物与疏水性的除油转换剂混合，可将油萃取 到除油剂中，再将除油剂转换为亲水性，可分离萃取得到油份，再将除油剂转换回疏 水性即可与水分离，继续用于下一次的除油处理。该除油剂处理油基钻井废弃物除油 率高，油回收率超过95％，除油后剩余废水含油量小于5mg/L，剩余固体残渣含油 率低于0.3％。该除油剂具有广谱性，可广泛用于石油石化企业不同油基钻井废液、 钻屑等含油钻井废弃物的处理。此外，该除油剂自身具有良好的回收率，可重复利用， 其沸点高，在78℃左右，使用安全性好等优点。

为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种油基钻屑除油处理装置，该装置设置于上处理室和下处理室中，包括：萃取单元、固液分离单元、萃取油分离单元和萃取剂回收单元；

所述萃取单元包括：搅拌反应釜、反应釜供水泵、反应釜供药泵和药剂主箱；所 述反应釜供水泵向搅拌反应釜中供水，所述反应釜供药泵将药剂主箱中的萃取剂泵入 搅拌反应釜中；所述搅拌反应釜顶部设置有油基钻屑入口；油基钻屑、萃取剂和水在 所述搅拌反应釜中搅拌混合后得到渣浆；

所述固液分离单元包括：平板离心机和固渣罐；所述渣浆进入所述平板离心机进行固液分离，得到的固相残渣存储于所述固渣罐中；

所述萃取油分离单元包括：环路反应器、CO₂气柜、油水分离器和回油暂存罐； 所述平板离心机进行固液分离得到的液相进入环路反应器中，同时CO₂气柜向环路 反应器中通入CO₂，进行萃取油作业；萃取油作业完成后，所述环路反应器中的混合 液进入所述油水分离器进行油水分离，分离出的油相进入所述回油暂存罐中；

所述萃取剂回收单元包括：填料脱气塔、鼓风机、萃取剂回收装置和剂水分离器；所述鼓风机向所述填料脱气塔输送空气，所述油水分离器进行油水分离得到的混合水 相进入所述填料脱气塔进行脱气，所得气相进入萃取剂回收装置进行分离作业，分离 出的液体萃取剂进入所述剂水分离器；所述填料脱气塔得到的液相进入所述剂水分离 器；所述剂水分离器分离出水相和有机相，所述有机相为萃取剂；为了减少萃取剂在 吹脱过程中的挥发造成的损失，该装置设置了萃取剂回收装置，将吹脱后的气体引入 萃取剂回收装置，对挥发的萃取剂进行二次回收；

其中，所述搅拌反应釜、平板离心机、环路反应器、油水分离器、萃取剂回收装 置和剂水分离器设置于所述上处理室；

所述反应釜供水泵、反应釜供药泵、药剂主箱、固渣罐、CO₂气柜、回油暂存罐、 填料脱气塔和鼓风机设置于所述下处理室。

装置主体设备分为两个橇室，一体化设计，主要设备放置在上方橇室中，下方橇室则主要放置各单元储液罐，这种设计可使处理后的各液相通过自重流入储液罐，节 约大量动力。该装置将各单元集成为上处理室和下处理室两个总设备室内。两个处理 室上下叠放，通用角件销固定。目的在于减小场地占地面积及更方便操作设备。优选 地，两个处理室均采用集装箱结构，目的在于减轻设备室钢结构重量，降低成本。

其中，下处理室主要放置各处理单元的储液罐、操作泵和较大型设备，最大限度为上处理室提供空间。上处理室主要放置装置各单元的具体处理设备。

在本发明的油基钻屑除油处理装置中，优选地，所述固液分离单元还包括设置于所述上处理室的渣浆泵；所述渣浆泵将渣浆从所述搅拌反应釜底部输送至平板离心机 中。

优选地，所述固液分离单元还包括设置于下处理室的离心机液相暂存罐；所述萃取油分离单元还包括设置于下处理室的环路反应器供液泵；

所述平板离心机分离的液相暂存在所述离心机液相暂存罐中，并由所述环路反应器供液泵抽取输送至环路反应器中进行反应。

优选地，所述萃取油分离单元还包括设置于上处理室的环路反应器循环泵和设置于下处理室的回油输送泵；所述环路反应器通过所述环路反应器循环泵反复循环混合 液从而充分进行萃取油作业；萃取油作业完成后，由所述环路反应器循环泵将混合液 输送至所述油水分离器进行油水分离；分离出的油相通过自重流入下处理室的回油暂 存罐，达到一定存量后由所述回油输送泵输送至后续处理单元进行处理。

优选地，所述萃取油分离单元还包括设置于下处理室的混合液暂存罐，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的脱气塔供液泵；

所述环路反应器分离的混合水相通过自重流入下处理室的混合液暂存罐中，并由所述脱气塔供液泵抽取并泵入所述填料脱气塔进行脱气。

优选地，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的脱气塔循环泵；脱气期间，所述脱气塔循环泵反复循环抽吸混合水相；并且所述脱气塔循环泵进行循环作业完成 后，将经过脱气的混合水相泵入所述剂水分离器。

优选地，所述填料脱气塔包括有加热装置。一般除油剂沸点在30-40℃，现场使 用存在一定的安全隐患，主要采用蒸馏的方式进行回收。由于本发明装置是基于新型 的除油剂，该除油剂自身具有良好的回收率，可重复利用，其沸点相对于一般除油剂 高，在78℃左右，使用安全性好等优点。在脱气作业中根据需要开启加热装置。萃 取剂回收单元选择结构简单的填料塔，既满足工况需求，又节约占地空间。填料塔配 备电加热装置，加热温度为20℃～60℃，可增强脱气效果。

优选地，所述萃取剂回收单元还包括设置于上处理室的活性炭吸附装置；所述萃取剂回收装置分离出的气体进入所述活性炭吸附装置进行处理后排放，即为气体的终 处理，活性炭吸附装置中的活性炭则定期进行更换。

优选地，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的储水小罐、储药小罐、反应釜输水泵和反应釜输药泵；

所述剂水分离器分离出的萃取剂、水分别依靠自重流入储药小罐和储水小罐中；所述储药小罐和储水小罐中的液相达到一定量时，启动所述反应釜输药泵和反应釜输 水泵抽取相应液相供给所述搅拌反应釜进行循环反应。

优选地，所述固液分离单元还包括设置于所述下处理室的渣浆泵冲洗泵，渣浆泵冲洗泵排液管线与渣浆泵吸液管线相连，并设隔断阀门。当渣浆泵所吸入物质固相含 量过高造成渣浆泵吸入管线堵塞时，渣浆泵冲洗泵通过抽取清水对所属渣浆泵吸入管 线进行冲洗稀释作业，用以保证渣浆泵正常工作。

优选地，所述下处理室中的渣浆泵冲洗泵、反应釜供水泵、反应釜供药泵、反应 釜输水泵、反应釜输药泵、脱气塔供液泵、脱气塔循环泵、回油输送泵、环路反应器 供液泵均为栓接可拆固定在下处理室的地板上，便于拆卸、维修更换。

优选地，所述固渣罐采用矩形结构，下设叉车运输孔，在固渣罐满载时，可由叉 车运输。

优选地，所述储水小罐、储药小罐、混合液暂存罐、回油暂存罐和离心机液相暂 存罐的材料均采用PE材质；所述药剂主罐的材料为不锈钢(不低于SUS316L)。

优选地，所述上处理室中的渣浆泵和环路反应器循环泵均为栓接可拆固定，便于拆卸、维修更换。

优选地，所述搅拌反应釜的主体材料为不锈钢(不低于SUS316L)。

优选地，所述储水小罐、储药小罐、混合液暂存罐、回油暂存罐和离心机液相暂 存罐和药剂主罐的底部均设有排污阀。

优选地，该装置还包括自动控制***单元；所述自动控制***包括：动力控制模块、数据收集模块和显示模块；

所述动力控制模块根据指令控制各装置的工作；

所述数据采集模块用以采集数据，包括各设备内温度、时间和流量；

所述显示控制模块用以接收指令并显示指令、各装置的状态及故障报警以及采集的数据。

优选地，该装置还包括设置于上处理室的电控柜、装置PLC自动控制***，用 以控制实现装置自动化作业操作。

本发明另一方面还提供使用以上油基钻屑除油处理装置进行的处理方法，包括以下步骤：

1)在室温情况下，将油基钻屑、萃取剂和水按照一定比例加入搅拌反应釜中进 行搅拌作业；

2)搅拌反应釜搅拌完成后，由渣浆泵从搅拌反应釜底部将混合液输送至平板离心机进行固液分离；运行一定的设定时间后，平板离心机对分离的固液相进行自动卸 料，分离的液相进入离心机液相暂存罐中，分离的固相残渣进入固渣罐中；

3)固渣罐中的固相残渣填满后，由叉车将固渣罐叉送至后续处理设备进行深度处理；

4)平板离心机分离的液相暂存在离心机暂存罐中一段时间后，由环路反应器供液泵抽取并输送至环路反应器中进行反应；输送液相时，CO₂气柜和鼓风机同时开启 分别对环路反应器进行CO₂供给和对脱气填料塔进行空气供给，进行萃取油作业； 通过环路反应器循环泵反复循环混合液相从而充分进行萃取作业；

5)萃取油作业完成后，由环路反应器循环泵将混合液输送至油水分离器进行油水分离；分离出的油通过自重流入下处理室的回油暂存罐，达到一定存量后由回油输 送泵输送至后续处理单元进行处理；

6)环路反应器分离的混合水相通过自重流入下处理室的混合液暂存罐中，达到一定存量后由填料脱气塔供液泵抽取并泵入脱气塔进行脱气作业；作业期间，由脱气 塔循环泵反复循环抽吸混合水相；

7)填料脱气塔分离的气态物进入萃取剂回收装置进行分离作业，分离出的液体萃取剂进入剂水分离器，分离的气体则进入活性炭吸附装置作为终处理；

8)脱气塔循环泵进行循环作业完成后，将经过脱气的混合水相泵入剂水分离器；

9)剂水分离器对填料脱气塔分离的萃取剂和脱气塔循环泵泵入的混合水相一并进行剂水分离处理作业；

10)剂水分离器分离出的萃取剂、水分别依靠自重流入储药小罐和储水小罐中。

优选地，所述油基钻屑、萃取剂和水的质量比为(1～0.5)：(0.5～0.8)：(0.25～0.4)。

优选地，所述空气的供气量为1.7-2.0L/min，密度1.45g/L，空气与CO₂用量比 为(0.9～1)：(0.85～1)，以保证将转化为亲水性的萃取剂完全再次转化为亲油性，以 与水相分离，进行回收。

优选地，步骤6)中，根据作业情况开启加热设备以提高脱气效率。

优选地，该处理方法还包括：

11)储水小罐和储药小罐中液相达到一定量时，启动反应釜输水泵和反应釜输药泵抽取相应液相供给反应釜进行循环反应。

优选地，所述萃取剂的结构式如下：

其中，式(I)中R₁、R₂各自独立地选择甲基或乙基。

本发明基于以上所述可逆转换除油剂形成了一套化学萃取除油新技术，开发了一套化学萃取除油新技术、新工艺和新装备，处理过程中不需要高温、高压设备，在不 同的条件下，可以不断的进行“亲水-亲油”转换，完成油基钻屑中油份萃取及除油 剂回收，实现了油基钻屑的无害化处理和其中油分回收，可逆转换除油剂可循环重复 使用。本发明将在废弃油基钻屑处理技术研究中实现突破，为废弃油基钻井液乃至含 油废弃物的回用提供一条崭新的途径，为油气田绿色发展提供强有力的环保技术和装 备支撑。

本发明的优点及积极效果：

1、实现了含油固体废物资源化。本发明能够实现油基钻屑的资源化处理和其中油分的回收，减少了最终油基钻屑的处置量。

2、除油剂可回收重复利用。本发明中使用的可逆转换除油剂，其亲水性能的可 控转换而方便回收，除油剂回收率95％以上，可循环使用于油基钻屑的处理。

3、处理工艺和设备运行稳定、安全、环保。本发明的处理工艺和设备在非高温、 高压条件下进行，并使用惰性气体进行除油剂亲疏水转换，设计了强排风措施避免窒 息安全隐患，反应后气体排入大气不产生空气污染。避免了传统酸碱萃取法的强腐蚀 性、灼烧安全隐患及反应后浓盐废水的二次环境污染问题。

4、节约了土地和处理费用。油基钻屑得到资源化处理后，钻井井场不需要或者 减少岩屑收集和暂存量，节约了土地，节省了岩屑无害化处理、运输等费用。

5、具有广谱性。可拓展开展含油废弃物无害化处理相关研究。本发明可拓展对 含油废水、油砂、含油污泥等多种处理对象含油固体废弃物的除油及无害化处理处置 试验。

附图说明

图1为本发明装置处理流程图。

图2为本发明装置处理主要设备流程图。

图3为本发明优选实施例中装置主体结构外框图。

图4为本发明优选实施例中装置下处理室主要装备示意图。

图5为本发明优选实施例中装置上处理室主要装备示意图。

图6为本发明优选实施例中装置下处理室主要装备流程示意图。

图7为本发明优选实施例中装置上处理室主要装备流程示意图。

附图标记说明：

1-萃取单元，2-固液分离单元，3-萃取油分离单元，4-萃取剂回收单元，5-油基 钻屑，6-萃取剂，7-水，8.CO₂，9-N₂或空气，10-萃取油，46-钻屑残渣；

11-下处理室，12-上处理室，13-上梯，14-处理室门；

下处理室：15-渣浆泵冲洗泵，16-反应釜供水泵，17-反应釜供药泵，18-反应釜 输水泵，19-储水小罐，20-储药小罐，21-反应釜输药泵，22-固渣罐，23-鼓风机，24- 脱气塔循环泵，25-填料脱气塔，26-脱气塔供液泵，27-混合液暂存罐，28-回油暂存 罐，29-回油输送泵，30-CO₂气瓶柜，31-环路反应器供液泵，32-离心机液相暂存罐， 33-药剂主罐；

上处理室：34-油基钻屑入口，35-搅拌反应釜，36-渣浆泵，37-平板离心机，38- 环路反应器，39-油水分离器，40-电控柜，41-填料脱气塔安装孔，42-萃取剂回收装 置，43-环路反应器循环泵，44-剂水分离器，45-活性炭吸附装置。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限 制本发明的保护范围。

本发明的油基钻屑可逆转换除油处理技术是以“可逆转换除油剂”和可逆转换除油装置为技术载体，实现油基钻屑的连续可逆转换除油。本发明实施例部分通过小型 试验装备进行研究，确定可逆转换除油作用机理、除油效果(收油率、残渣含油率) 及影响因素，并考察对不同含油固体废弃物的适应性、除油剂回收率。

装置规模：100kg/h，8h/d，夜间停车。

进料指标：油基钻屑，含油率10-40％

出料指标：残渣含油率≤1％，除油剂损失率≤5％。

油基钻屑的密度在1.8-2.2，粘度较大。萃取后残渣的密度较大。根据固液萃取设备的特点和油基钻屑的性质，装置的萃取单元采用混合搅拌釜作为萃取单元的主体设 备。

因装置的处理规模较小(100kg/h)，分离单元的主要功能为分离钻屑残渣和高含油的液相，根据处理规模和物料性质特点，选择平板式离心机为分离单元核心设备， 选择下部自动卸料方式。

本优选实施例中的油基钻屑可逆转换除油处理装置如图3所示，将各单元集成为上处理室12和下处理室11两个总设备室内。两个处理室上下叠放，通用角件销固定。 目的在于减小场地占地面积及更方便操作设备。上处理室13设置上梯13方便操作人 员进入，下处理室11通过处理室门14直接进入。

两个处理室均采用集装箱结构，目的在于减轻设备室钢结构重量，降低成本。

如图4所示，该装置下处理室11主要放置各处理单元的储液罐、操作泵和较大 型设备，最大限度为上处理室提供空间。下处理室11主要包括渣浆泵冲洗泵15、反 应釜供水泵16、反应釜供药泵17、反应釜输水泵18、储水小罐19、储药小罐20、 反应釜输药泵21、固渣罐22、鼓风机23、脱气塔供液泵24、填料脱气塔25、脱气 塔循环泵26、混合液暂存罐27、回油暂存罐28、回油输送泵29、CO₂气瓶柜30、 环路反应器供液泵31、离心机液相暂存罐32、药剂主罐33等设备组成。

下处理室11所涉及的渣浆泵冲洗泵15、反应釜供水泵16、反应釜供药泵17、 反应釜输水泵18、反应釜输药泵21、脱气塔供液泵24、脱气塔循环泵26、回油输送 泵29、环路反应器供液泵31均为栓接可拆固定在下处理室11地板上，便于拆卸、 维修更换。

下处理室11所涉及的固渣罐22采用矩形结构，下设叉车运输孔，在固渣罐22 满载时，可由叉车运输。

下处理室11所涉及的储水小罐19、储药小罐20、混合液暂存罐27、回油暂存 罐28、离心机液相暂存罐32均采用PE材质制作。

下处理室11所涉及的药剂主罐33采用不锈钢(不低于SUS316L)制作。

下处理室11所涉及的填料脱气塔25配备一体加热设施。

如图5所示，该装置上处理室12主要放置装置各单元的具体处理设备。上处理 室12主要包括搅拌反应釜35、渣浆泵36、平板离心机37、环路反应器38、油水分 离器39、电控柜40、萃取剂回收装置42、环路反应器输送泵43剂水分离器44、活 性炭吸附装置45等设备。

上处理室12所涉及的渣浆泵36、环路反应器输送泵43均为栓接可拆固定在上 处理室12，便于拆卸、维修更换。

上处理室12所涉及的反应釜35主体材料采用不锈钢(不低于SUS316L)。

因填料脱气塔25高度高于下处理室11，在上处理室12的地板底面留有填料脱 气塔安装孔41。此设计使得填料脱气塔25高出下处理室11部分可放置在上处理室 12内，从而实现上处理室12和下处理室11平整叠放的设计目的。

本发明装置在进行处理油基钻屑时的流程概图如图1所示，对应的主要装置流程图和图2所示。

油基钻屑5、萃取剂6、清水7分别进入萃取单元1的搅拌反应釜35中，充分搅 拌混合。渣浆泵36将混合液泵入固液分离单元2的平板离心机37进行固液分离，固 相排入固渣罐22暂存，液相(萃取剂、萃取油、水的混合液)则进入萃取油分离单 元3。平板离心机37排出的混合液相(萃取剂、萃取油、水的混合液)在环路反应 器38的循环抽吸作用下萃取剂和CO₂充分反应，使萃取剂变成亲水状态与水混溶， 反应后的液相进入油水分离器39将萃取油和水相(萃取剂和水的混合液)分开。萃 取油进入回油暂存罐28暂存，水相(萃取剂和水的混合液)进入萃取剂回收单元4， 在填料脱气塔25的作用下，萃取剂变为疏水状态，再利用剂水分离器44将萃取剂和 水分离后分别暂存，待下一个萃取流程再次使用。

下面结合采用萃取剂和本优选实施例中的装置进行详细说明，流程图如图6和图7所示。

萃取剂的结构式如下：

其中，式(I)中R₁、R₂均为乙基。

1)在室温(20-25℃)情况下，取物料(油基钻屑)100kg，其中如表1所示， 固相含量78.00％，油20.00％，水2.00％。

表1油基钻屑组成

油基钻屑组成	含油(％)	含固(％)	含水(％)
				处理前	20	78	2

2)物料(油基钻屑)：萃取剂：水质量比1：0.5：0.25；混合物料pH为9-10。

3)将物料通过输料装置、搅拌反应釜35上的油基钻屑入口34导入搅拌反应釜 35中，反应釜供水泵16按比例从供水源抽取水输送至搅拌反应釜35中；反应釜供 药泵17从药剂主罐33中按比例抽取并通过管线输送至搅拌反应釜35中；搅拌反应 釜35中的物料、水、萃取剂按比例输送完毕后进行搅拌作业，搅拌时间25-40min。

4)搅拌反应釜35搅拌完成后，由渣浆泵36从搅拌反应釜35底部将混合液(含 物料、水、萃取剂)输送至平板离心机37进行固液分离。运行一定的设定时间后， 平板离心机37对分离的固液相进行自动卸料。

5)平板离心机37分离的液相进入离心机液相暂存罐32中，分离的固相残渣进 入固渣罐22中。

6)固渣罐22中的固相残渣填满后，由叉车将固渣罐22叉送至后续处理设备进 行深度处理。

7)平板离心机37分离的液相暂存在离心机暂存罐32中一段时间后，由环路反 应器供液泵31抽取并输送至环路反应器38中进行反应；同时CO₂气柜30对环路反 应器38进行供气并同时开启鼓风机向填料脱气塔输送空气，特别地，空气供气量为 1.7-2.0L/min，密度1.45g/L(25℃，100kPa)，空气与CO₂用量比为(0.9～1)：(0.85～1)。 进行萃取油分离作业。通过环路反应器循环泵43反复循环混合液相从而充分进行萃 取作业。

8)萃取油作业完成后，由环路反应器循环泵43将混合液输送至油水分离器39 进行油水分离。物料中分离出的油通过自重流入下处理室11的回油暂存罐28，达到 一定存量后由回油输送泵29输送至后续处理单元进行处理。

9)环路反应器38分离的混合水相通过自重流入下处理室11的混合液暂存罐27中，达到一定存量后由脱气塔供液泵26抽取并泵入填料脱气塔25进行脱气作业。作 业期间，由脱气塔循环泵24反复循环抽吸混合水相，同时，根据作业情况开启加热 措施以提高脱气效率。

10)填料脱气塔25分离的气态物进入萃取剂回收装置42进行分离作业，分离出 的萃取剂进入剂水分离器44，分离的气体则进入活性炭吸附装置45作为终处理。活 性炭吸附装置45中的活性炭则定期进行更换。

11)脱气塔循环泵24进行循环作业完成后，将经过脱气的混合水相泵入剂水分 离器44。

12)剂水分离器44对填料脱气塔25分离的萃取剂和脱气塔循环泵24泵入的混 合水相一并进行剂水分离处理作业。

13)剂水分离器44分离出的剂、水分布依靠自重流入储水小罐19和储药小罐 20中。

14)储水小罐19和储药小罐20中液相达到一定量时，启动反应釜输水泵18和 反应釜输药泵21抽取相应液相供给反应釜进行循环反应。

15)所有储液罐底部均设有排污阀并统一收集。

按照以上流程进行处理，加入含油钻屑40g，萃取剂20g，自来水10g，处理后 的性能指标如表2所示：

表2处理后性能指标

残渣含油率％	油相回收率	除油剂回收率
			0.22	98.6	95.7

由表1和表2数据可知：含油钻屑处理后，含油率由20％降低至0.22％，油相回 收率和除油剂回收率均在95％以上，实现了含油钻屑资源回收与处理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上 还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是 属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围 之列。

Claims (24)

1.一种油基钻屑除油处理装置，其特征在于，该装置设置于上处理室和下处理室中，包括：萃取单元、固液分离单元、萃取油分离单元和萃取剂回收单元；

所述萃取单元包括：搅拌反应釜、反应釜供水泵、反应釜供药泵和药剂主箱；所述反应釜供水泵向搅拌反应釜中供水，所述反应釜供药泵将药剂主箱中的萃取剂泵入搅拌反应釜中；所述搅拌反应釜顶部设置有油基钻屑入口；油基钻屑、萃取剂和水在所述搅拌反应釜中搅拌混合后得到渣浆；所述萃取剂的结构式如下：

其中，式(I)中R₁、R₂各自独立地选择甲基或乙基；

所述固液分离单元包括：平板离心机和固渣罐；所述渣浆进入所述平板离心机进行固液分离，得到的固相残渣存储于所述固渣罐中；

所述萃取油分离单元包括：环路反应器、CO₂气柜、油水分离器和回油暂存罐；所述平板离心机进行固液分离得到的液相进入环路反应器中，同时CO₂气柜向环路反应器中通入CO₂，进行萃取油作业；萃取油作业完成后，所述环路反应器中的混合液进入所述油水分离器进行油水分离，分离出的油相进入所述回油暂存罐中；

所述萃取剂回收单元包括：填料脱气塔、鼓风机、萃取剂回收装置和剂水分离器；所述鼓风机向所述填料脱气塔输送空气，所述油水分离器进行油水分离得到的混合水相进入所述填料脱气塔进行脱气，所得气相进入萃取剂回收装置进行分离作业，分离出的液体萃取剂进入所述剂水分离器；所述填料脱气塔得到的液相进入所述剂水分离器；所述剂水分离器分离出水相和有机相，所述有机相为萃取剂；

其中，所述搅拌反应釜、平板离心机、环路反应器、油水分离器、萃取剂回收装置和剂水分离器设置于所述上处理室；

所述反应釜供水泵、反应釜供药泵、药剂主箱、固渣罐、CO₂气柜、回油暂存罐、填料脱气塔和鼓风机设置于所述下处理室。

2.根据权利要求1所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，两个处理室均采用集装箱结构。

3.根据权利要求1所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述固液分离单元还包括设置于所述上处理室的渣浆泵；所述渣浆泵将渣浆从所述搅拌反应釜底部输送至平板离心机中。

4.根据权利要求3所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述固液分离单元还包括设置于下处理室的离心机液相暂存罐；所述萃取油分离单元还包括设置于下处理室的环路反应器供液泵；

所述平板离心机分离的液相暂存在所述离心机液相暂存罐中，并由所述环路反应器供液泵抽取输送至环路反应器中进行反应。

5.根据权利要求4所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述萃取油分离单元还包括设置于上处理室的环路反应器循环泵和设置于下处理室的回油输送泵；

所述环路反应器通过所述环路反应器循环泵反复循环混合液从而充分进行萃取油作业；萃取油作业完成后，由所述环路反应器循环泵将混合液输送至所述油水分离器进行油水分离；分离出的油相通过自重流入下处理室的回油暂存罐，达到一定存量后由所述回油输送泵输送至后续处理单元进行处理。

6.根据权利要求5所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述萃取油分离单元还包括设置于下处理室的混合液暂存罐，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的脱气塔供液泵；

所述环路反应器分离的混合水相通过自重流入下处理室的混合液暂存罐中，并由所述脱气塔供液泵抽取并泵入所述填料脱气塔进行脱气。

7.根据权利要求6所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的脱气塔循环泵；脱气期间，所述脱气塔循环泵反复循环抽吸混合水相；并且所述脱气塔循环泵进行循环作业完成后，将经过脱气的混合水相泵入所述剂水分离器。

8.根据权利要求7所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述填料脱气塔包括有加热装置。

9.根据权利要求8所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述萃取剂回收单元还包括设置于上处理室的活性炭吸附装置；

所述萃取剂回收装置分离出的气体进入所述活性炭吸附装置进行处理后排放。

10.根据权利要求9所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述萃取剂回收单元还包括设置于下处理室的储水小罐、储药小罐、反应釜输水泵和反应釜输药泵；

所述剂水分离器分离出的萃取剂、水分别依靠自重流入储药小罐和储水小罐中；所述储药小罐和储水小罐中的液相达到一定量时，启动所述反应釜输药泵和反应釜输水泵抽取相应液相供给所述搅拌反应釜进行循环反应。

11.根据权利要求10所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述固液分离单元还包括设置于所述下处理室的渣浆泵冲洗泵。

12.根据权利要求11所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述下处理室中的渣浆泵冲洗泵、反应釜供水泵、反应釜供药泵、反应釜输水泵、反应釜输药泵、脱气塔供液泵、脱气塔循环泵、回油输送泵、环路反应器供液泵均为栓接可拆固定在下处理室的地板上。

13.根据权利要求1所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述固渣罐采用矩形结构，下设叉车运输孔。

14.根据权利要求11所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述储水小罐、储药小罐、所述混合液暂存罐、回油暂存罐和离心机液相暂存罐的材料均采用PE材质；所述药剂主箱的材料为不锈钢。

15.根据权利要求3或5所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述上处理室中的渣浆泵和环路反应器循环泵均为栓接可拆固定。

16.根据权利要求1所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述搅拌反应釜的主体材料为不锈钢。

17.根据权利要求11所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，所述储水小罐、储药小罐、混合液暂存罐、回油暂存罐和离心机液相暂存罐和药剂主箱的底部均设有排污阀。

18.根据权利要求11所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，该装置还包括自动控制***；所述自动控制***包括：动力控制模块、数据收集模块和显示模块；

所述动力控制模块根据指令控制各装置的工作；

所述数据采集模块用以采集数据，包括各设备内温度、时间和流量；

所述显示模块用以接收指令并显示指令、各装置的状态及故障报警以及采集的数据。

19.根据权利要求18所述的油基钻屑除油处理装置，其特征在于，该装置还包括设置于上处理室的电控柜、装置PLC自动控制***，用以控制实现装置自动化作业操作。

20.使用权利要求18所述油基钻屑除油处理装置进行的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在室温情况下，将油基钻屑、萃取剂和水按照一定比例加入搅拌反应釜中进行搅拌作业；

2)搅拌反应釜搅拌完成后，由渣浆泵从搅拌反应釜底部将混合液输送至平板离心机进行固液分离；运行一定的设定时间后，平板离心机对分离的固液相进行自动卸料，分离的液相进入离心机液相暂存罐中，分离的固相残渣进入固渣罐中；

3)固渣罐中的固相残渣填满后，由叉车将固渣罐叉送至后续处理设备进行深度处理；

4)平板离心机分离的液相暂存在离心机液相暂存罐中一段时间后，由环路反应器供液泵抽取并输送至环路反应器中进行反应；输送液相时，CO₂气柜和鼓风机同时开启分别对环路反应器进行CO₂供给和对填料脱气塔进行空气供给，进行萃取油作业；通过环路反应器循环泵反复循环混合液相从而充分进行萃取作业；

5)萃取油作业完成后，由环路反应器循环泵将混合液输送至油水分离器进行油水分离；分离出的油通过自重流入下处理室的回油暂存罐，达到一定存量后由回油输送泵输送至后续处理单元进行处理；

6)环路反应器分离的混合水相通过自重流入下处理室的混合液暂存罐中，达到一定存量后由填料脱气塔供液泵抽取并泵入脱气塔进行脱气作业；作业期间，由脱气塔循环泵反复循环抽吸混合水相；

7)填料脱气塔分离的气态物进入萃取剂回收装置进行分离作业，分离出的液体萃取剂进入剂水分离器，分离的气体则进入活性炭吸附装置作为终处理；

8)脱气塔循环泵进行循环作业完成后，将经过脱气的混合水相泵入剂水分离器；

9)剂水分离器对填料脱气塔分离的萃取剂和脱气塔循环泵泵入的混合水相一并进行剂水分离处理作业；

10)剂水分离器分离出的萃取剂、水分别依靠自重流入储药小罐和储水小罐中。

21.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，所述油基钻屑、萃取剂和水的质量比为(1～0.5)：(0.5～0.8)：(0.25～0.4)。

22.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，所述空气的供气量为1.7-2.0L/min，密度1.45g/L，空气与CO₂用量比为(0.9～1)：(0.85～1)。

23.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，步骤6)中，根据作业情况开启加热设备以提高脱气效率。

24.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，该处理方法还包括：

11)储水小罐和储药小罐中液相达到一定量时，启动反应釜输水泵和反应釜输药泵抽取相应液相供给反应釜进行循环反应。

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